На Луне существует Море Ясности и Море Кризисов, Залив Любви, Озеро Печали, Океан Бурь и даже Болото Эпидемий. Вот только воды во всех этих прекрасных «водоёмах» – кот наплакал. По крайней мере, так считали довольно продолжительное время.
Когда же на Землю были доставлены первые образцы лунного грунта, мнение исследователей начало меняться. Сначала присутствие воды в пробах было поставлено под сомнение – мало ли, она могла попасть туда во время длительной транспортировки. Однако советская автоматическая межпланетная станция «Луна-24» в 1976 году доставила на Землю образцы лунного грунта, в которые никакая вода «со стороны» попасть не могла, и там её всё равно оказалось 0.1% по массе. Впоследствии воду на Луне «находили» преимущественно дистанционно – оказалось, что наш естественный спутник вовсе не такой «сухой», как казалось.
Что представляет собой лунная вода? Конечно, это не жидкость и даже не куски льда. За исключением глубоких лунных кратеров, в которые никогда не попадает солнечный свет, и где неограниченно долго может существовать настоящий лёд, в большинстве случае лунная вода – это молекулы H2O или её «кусочки» – гидроксилы OH, рассеянные в веществе лунной поверхности. Такую воду ещё называют химически связанной. И есть определённые вопросы, связанные с тем, откуда эта вода на Луне взялась.
Например, она могла там остаться со времени формирования самой Луны. Часть воды могли занести из космоса кометы и метеориты. Ещё один необычный механизм образования воды связан с действием солнечного ветра. Солнечный ветер – это поток ионизированных частиц, которым Солнце «дует» во все стороны. В составе солнечного ветра есть ионы или атомы водорода – протоны. Когда такой поток протонов сталкивается с веществом, содержащим атомы кислорода (как, например, большая часть минералов), то энергии протонного «дождика» может вполне хватить на то, чтобы «вытащить» кислород из минерала, превратив его в воду или гидроксил.
Международная группа исследователей из Шаньдунского университета и ряда других научных центров изучала образование воды на Луне под действием солнечного ветра и обнаружила одну необычную особенность. Дело в том, что образование воды и гидроксилов за счёт действия протонов солнечного ветра – это динамический процесс.
Количество воды на Луне увеличивается за счёт прилетающих протонов солнечного ветра и уменьшается за счёт «испарения», когда энергия света (а не поток солнечного ветра) нагревает лунную поверхность. В жизни Луны периодически случаются периоды, длящиеся 3-5 дней, когда она попадает в магнитосферу Земли, которая как щит закрывает наш естественный спутник от солнечного ветра. И в такие периоды количество связанной воды на Луне должно было бы уменьшаться. Но оказалось, что этого не происходит: воды не становится меньше.
Исследователи предположили, что это происходит за счёт того, что в самой магнитосфере Земли хватает разных ионов, в том числе ионов кислорода и протонов, которые вполне могут долетать до Луны и, попадая на её поверхность, компенсировать потери воды от солнечного ветра. Хотя детали таких процессов ещё предстоит выяснить. В любом случае, этот пример показывает, насколько сложным может быть «круговорот воды» в Солнечной системе.
Автор: Максим Абаев